篮球比赛24秒计时器
篮球竞赛24秒计时器设计报告
电气工程系电子实验室课程设计报告课程名称数字电子技术基础课程设计设计题目篮球竞赛24秒计时器设计班号KT623-3 专业自动化(汽车电子工程) 学生姓名学号 4 指导教师（签字）起止日期 2009年 1月 6日－2009年 1月 9日目录前言 (2)第一章计时器概述 (3)1.1篮球竞赛24秒计时器功能 (3)1.2 设计任务及要求 (3)1.2.1基本要求 (3)1.2.2 设计任务及目标 (4)1.2.3 主要参考器件： (4)第二章电路设计原理与单元模块 (5)2．1 设计原理 (6)2．2 设计方案 (7)2．3 单元模块 (8)2.3.1 8421BCD码递减计数器模块 (8)2.3.2 时钟模块 (10)2.3.3 辅助时序控制模块 (12)2．3．4 译码显示模块 (13)第三章安装与测试 (14)3.1 电路的安装 (15)3.2 电路的调试 (16)第四章实验体会 (16)结论 (17)致谢 (17)参考文献 (19)附录 (20)前言数字电子技术课程设计是数字电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。
此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。
在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。
此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。
篮球24秒计时器课程设计
引言伴随着高科技日新月异的今天，社会对当今大学生的独立设计、创新以及实践能力也越来越重视。
可以毫不夸张的说，设计、创新实践能力必将成为决定大学生未来发展的一个重要指标。
而电工电子课程设计作为电子技术学习中非常重要的一个环节，则恰好给我们提供了这么一个自由探索的平台，对于提高大学生独立设计创新以及实践相关方面的能力更是有着莫大的帮助。
作为一名专攻自动化的学生，数、模电在专业领域里占据着不可或缺的一席之地。
学好数、模电无疑是给未来积累了一笔可观的财富。
生活中我们会运用相关课程知识来解决许许多多的实际问题。
其中计数器就是数电领域最常用的的工具。
定时报警器、倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机等等都要借助计数器来实现完成。
本次课程设计为“篮球比赛24秒计时器设计”，此次设计成果主要可解决篮球比赛中，进攻方与防守方之间的时间控制问题。
球员犯规、进攻24秒违例、在规定进攻时间内完成了进攻等都需要对时间进行控制。
只有设计出符合实际的篮球比赛的24秒计时器，才能使设计成果有效的应用到相关领域。
本次设计应满足以下功能：电路具有时间显示功能；要求电路为24秒递减计时，每隔1秒钟，计时器减1；要有外部开关，控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时功能；当计时器倒计时为零时，即定时时间倒，显示为零，同时发出声光报警信号。
整个电路的设计结合了数字电路和模拟电路的相关理论知识设计出合理的理论方案图，并在proteus软件下下完成设计和进行仿真，成功达到了设计的预期功能。
在实物连线的过程中，也克服了实际调试电路过程中遇到的问题，验证了实验方案的可行性。
目录引言1 设计任务及要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计要求 (1)2 方案设计 (2)2.1 设计思路 (2)2.2 方案设计 (3)2.2.1个人设计原理电路图及优化电路 (3)2.2.2小组设计原理电路图 (5)2.3 方案比较 (6)3 部分电路设计 (7)3.1 计数器 (7)3.2 译码及显示电路单元 (8)3.3 脉冲输出电路 (10)3.4 开关控制电路说明 (11)3.5 报警电路 (12)4 调试与检测 (13)4.1 调试中故障及解决办法 (13)4.2 调试与运行结果 (14)5 仿真操作步骤及使用说明 (15)结束语 (17)参考文献 (18)附录电路图 (19)本科生课程设计成绩评定表1设计任务与要求1.1 设计任务运用所给的元器件，结合数字电路和模拟电路的相关理论知识，设计出一个篮球比赛24秒倒计时器的电路，要求此电路能完成一次篮球进攻的24秒倒计时功能，当计时结束应保持为清零状态。
24秒计时器
24秒计时器使用说明书一、功能分计时:能实现0--99分和0--59秒任意调整,具有启动、暂停、复位功能。
秒计时:能实现0--99秒任意调整,具有复位、启动、暂停功能。
报警:24秒违例自动声、光报警、终场自动声响。
时钟：能显示北京时间和日期。
1.消隐：单按“功能”键可对比赛时间和24秒进行“显示/消隐”2.本产品已遵循国际篮联2010年新规则：当比赛中断时，如果24秒计时器上的时间多于14秒（含14秒）。
则计时器启动时间不做调整；如果少于14秒（不含14秒），则24秒计时器启动时剩余的时间将调整到14秒。
需要用新规则时按“＋/14”键即可使用该功能二、特点:1、计时精确度高,采用微处理器控制,软件定时。
2、能长期保存最后一次设定的数据。
3、操作方便,每个键上印有表示该键功能的字样或符号。
4、符合国际比赛规则,根据规则要求,24秒钟装置应主要的比赛计时钟连接,以便:(1)当主要的比赛计时钟停止时,该装置也应停止。
(2)当主要的比赛计时钟开始启动时,该装置必须手动开始启动。
(3)当该装置发出声响时,主要的比赛计时钟也应停止。
5、当比赛剩下时间小于1分钟时,分计时将自动进入1/10秒显示。
6、当24秒计时剩余时间大于分计时所剩余的时间时,24秒计时不显示。
三、操作步骤：1、分别接好控制台与显示牌的电缆（因电缆内有220伏电源通过，故在此步骤前控制台不要插电源）。
2、接通控制台的电源。
3、检查无误后，打开控制台开关，此时控制台和显示牌显示数据为设定的倒计时时间，并伴有声音信号。
4、时间的设置和调整：按住“功能”键不放，再按一下“选择”键，松开该两按键，此时要设定的数位不断闪烁。
若要移动到下一位，则再按住“功能”键不放，再按一下“选择”键，松开该两按键，下一位要设定的数位不断闪烁；此时按“+”“-”键可设置时间，设置完毕后单按“选择”键退出设置，此时显示倒计时的时间。
5、分计时操作：比赛开始时，按一下“分启动”键，分计时开始倒计时，中途按“暂停”键暂停。
篮球24秒违例报警电路
篮球24秒倒计时违例报警1：要求：（1）具有倒计时功能。
可完整地实现从“24”秒开始依序倒计时并显示倒计时过程，显示的时间间隔为1秒。
秒信号产生电路用红色LED表示工作状态。
（2）具有消隐功能。
当“24”秒倒计时至终点的瞬间，显示器字幕立刻自行消隐，消隐时间必须大于5秒。
（3）具有复位功能。
设有手动“24”秒复位键，即无论显示器是显示倒计时的时间或消隐状态下，只要按下复位键，显示器立刻显示“24”秒接着开始倒计时。
（4）具有准时报警功能。
当发生“24”秒违例时，在倒计时“24”秒结束的瞬间要立即发出报警声“滴——”，且该时间不能太长也不可太短，只能是0.5秒左右。
在3米意外可听到清晰报警声。
篮球24秒违例报警有两种方式：a)第一种方式，适用于一般性场馆。
“24”秒倒计时与其显示装置放在记录台，当“24”秒倒计时至终点的前一瞬间即字显消隐钱0.5秒发出报警声“滴——”声，就在“滴——”声落音时也就是字显消隐的瞬间，记录台工作人员吹响“双音”哨，警示裁判员与双方球员。
b）第二种方式，适用于篮球赛专用场馆。
在二个篮球架上方悬挂有“24”秒倒计时显示屏，当“24”秒倒计时至终点即字显消失的瞬间发出清晰且足以能让全场听清的警示“滴——”声（不用记录台工作人员吹“双音”哨）。
2、电路原理：电路脉冲是由两个与非门和电阻电容构成的脉冲发生器，有两部分构成：一是与非门与电阻电容构成的振荡电路，另一部分是LM358构成的波形整形电路。
振荡周期 T=2.2*R10*C1，由电路参数得T 大概是1秒，由于与非门振荡电路的脉冲的输出端接有电容，所以输出的波形不是很理想，加一个LM358设计成一个比较器电路已完成对一秒的脉冲的整形，可以把阈值参考电压设为1/2VCC就可以得到比较理想稳定的波形。
倒计时锁零电路:电路要求24秒倒计时，故用两片CD40192进行级联，高位计数置成0010，低位置成0100，当11脚（~LD）低电平时40192即可可把置数端BCD码组成的十进制数输出以置数。
数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计
数字电子技术课程设计篮球比赛24秒倒计时器设计1.2电路设计方案：24秒倒计时的总体方案框图如图所示，它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路等五个模块组成。
其中计数器和控制电路使系统的主要模块。
计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动技术、暂停和连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由自带译码器的数码管组成。
报警电路在试验中可用发光二极管和蜂鸣器代替。
主体电路：24秒倒计时。
24秒计数芯片的置数端清零端共有一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器倒数计时开始进行倒计时，逐秒倒计时到零。
选取00这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。
2.各芯片的用法与功能2.174LS19274LS192是十进制计数器，具有异步清零和异步置数功能，且有进位和借位输出端。
当需要进行多级扩展连接时，只要将前级接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。
74LS192功能表： 2.2555定时器555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1，R2向电容C充电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。
则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外接元件有关，不受电源电压变化影响。
输出波形的振荡周期可用过度过程公式计算： 3.各部分电路设计3.1信号发生部分：秒脉冲的产生由555定时器组成的多谐振荡电路完成。
篮球24秒倒计时器课程设计报告
数字逻辑电路设计课程设计报告系（部）：三系专业：通信工程班级：11通信 1班*名：***学号：***********成绩：指导老师：***开课时间：2012-2013学年二学期一、设计题目篮球比赛 24 秒倒计时器二、主要内容1、分析设计题目的具体要求2、完成课题所要求的各个子功能的实现3、用multisim 软件完成题目的整体设计三、具体要求（1）具有显示24s 倒计时功能：用两个共阴数码管显示，其计时间隔为1s。
（2）分别设置启动键和暂停 /继续键，控制两个计时器的直接启动计数，暂停/继续计数功能。
（3）设置复位键：按复位键可随时返回初始状态，即进攻方计时器返回到24s。
（4）计时器递减计数到“00”时，计时器跳回“24”停止工作，并给出声音和发光提示，即蜂鸣器发出声响和发光二极管发光。
四、进度安排第一天：介绍所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。
第二天：消化课题，掌握设计要求，明确设计系统的全部功能，图书馆查阅资料。
第三天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。
第四天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。
第五天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。
第六天：完成整体设计并仿真验证。
第七天：对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。
第八天：完成实践报告的撰写五、成绩评定课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成：1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩40％；2、设计报告，占总成绩30％；3、回答教师所提出的问题，占总成绩20％；4、考勤情况，占总成绩10％；无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为 0 分，无故旷课三次总成绩为 0 分。
迟到 20 分钟按旷课处理。
目录前言 (5)1、总体设计思路、基本原理和框图......................................................6 1.1 设计思路 (6)1.2设计原理和功能 (7)1.2.1基本功能 (7)1.3 总体设计框图82、单元电路设计 (9)2.1各芯片的用法和功能 (9)2.1.174LS00 (9)2.1.2555 定时器 (9)2.1.374LS90 (10)2.1.474LS192 (11)2.2 单元模块 (12)2.2.1122.2.2倒计时模块132.2.3控制电路模块142.2.4报警提示模块153、电路仿真调试（总电路图） (16)3.1总电路图 (16)3.2173.2.1启动功能173.2.2复位功能183.2.3暂停功能183.2.4自动停止、复位功能194、故障分析与电路改进 (21)4.1故障分析和解决 (21)4.2电路改进215、总结 (23)6、心得体会..............................................................................................247、元件清单..............................................................................................258、参考文献..............................................................................................26前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
篮球24秒计时器课程设计
篮球24秒计时器课程设计
一、课程目标：
1. 熟悉篮球24秒计时器的基本规则和使用方法；
2. 能够正确设置和操作篮球24秒计时器；
3. 练习团队合作和沟通能力。
二、教学内容：
1. 篮球24秒计时器的基本规则和使用方法；
2. 篮球24秒计时器的操作：设置、启动、停止、重置等；
3. 分别以两队为单位，模拟比赛过程中的使用。
三、教学过程：
1. 简要介绍篮球24秒计时器的作用和基本规则；
2. 给学生分成两队，让他们各派出一名代表当计时员；
3. 让计时员练习操作篮球24秒计时器，包括设置、启动、停止、重置等；
4. 模拟比赛过程中的使用，让学生围着一起发球并利用计时器进行计时；
5. 强调团队合作和沟通的重要性，提高团队默契。
四、教学资源：
1. 篮球24秒计时器；
2. 篮球。
五、教学评估：
1. 观察学生对篮球24秒计时器是否能正确设置和操作；
2. 在模拟比赛过程中，观察学生是否能够正确使用计时器，并
且团队合作是否良好。
六、教学反思：
1. 让学生练习操作篮球24秒计时器的时间可能需要较长，需要在课前充分准备；
2. 在模拟比赛过程中，需要加强学生的团队合作和沟通能力，以确保计时器的正确使用。
基于multisim的篮球24秒倒计时器
目录1.设计目的 (1)2.系统分析 (1)3.24秒倒计时器系统设计 (1)3.1系统框图设计 (2)3.2主要元器件介绍 (2)3.3设计方案及原理说明 (5)倒计时电路设计 (5)显示电路设计 (5)译码电路设计 (6)时钟电路设计 (6)控制电路设计 (8)报警电路设计 (9)3.4仿真结果及分析 (10)4.结论及心得体会 (13)5.参考文献 (14)1. 设计目的近年来随着计算机在社会领域的渗透，电子电路的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制系统日新月益。
在实时计时计数系统中，数字芯片往往是作为一个核心部件来使用，仅某一方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的电路结合，以作完善。
本次课设实现了简单的倒计时器的设计与制作，对于倒计时器中的LED数码显示器来说，为了简化线路、降低成本，采用使用专门的硬件译码器，而采用纯数字电路设计。
根据设计的指标和要求，设计出以控制、计数、与译码显示模块为主要构成部分的倒计时数字显示器。
此系统具有倒计时、按键控制等功能。
在日常生活中，倒计时数字显示器应用广泛，尤其应用于各种比赛中。
诸如在体育比赛，游戏中的倒计时，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通控制器、还可以用来作为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见倒计时在现代社会是何其重要的。
为了进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识，熟悉计数器、译码器、与门、或门、非门等集成数字芯片以及七段LED数码管，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计，所以进行了此次倒计时数字显示器的设计。
2. 系统分析24秒计时器的总体方框图如下图3-1所示。
它包括秒脉冲发生器，计数器，译码显示电路，报警电路和控制电路等五个部分组成。
其中计数电路是系统的主要部分。
计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的清零，启动，暂停等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，电路采用5555，通过外围电路参数设置获得1Hz的脉冲输出。
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湖南工业大学
数字电路课程设计
指导老师：张学毅
学院：电气与信息工程
班级：电气工程1001
姓名：席献斌
学号：10401701008
一、 制作任务
制作一个时间计时器，用于篮球赛控制时间的限时警示电路。
二、 设计要求
1、具有24秒计时功能
2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。
3、在直接清零时，要求数码显示器灭灯。
4、计时器为24秒递减时，计时间隔为1秒。
5、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。
三、总体参考方案
时间计时器原理框图
秒脉冲
发生器
计数器 译码显示
外部操
作开关 控制电路 灯管显示
包括秒脉冲发生器、计数器、译码与显示电路、报警电路和控制电路（辅助时序控
制电路）等五个部分组成。计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。其中计数器
和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的
直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯等功能。当计时器
递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时二极管闪亮。
设计思路：秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包
括控制电路。
四、主要元器件原理介绍
1、共阴极数码管
数码显示器可显示系统的运行状态及工作数据，我们所选用的是发光二极管
（LED）显示器，它分为两种，共阴极（BS201/202）与共阳极（BS211/212），我们所
选的是共阴极，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共极，当驱动信号为高电平时，
阴极必须接低电平，才能够发光显示。共阴极数码管的外引脚及内部电路如下图：
2、七段显示译码器74LS48
驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，所以选用74LS48驱动共阴极的发
光二极管显示器。
下图是74LS48外引线排列图与功能表：
74LS48工作原理：译码器输入端为二进制码，经译码器后，输出端分别与七段显
示器的的输入端对应连接。⑴消隐（灭灯）输入端BI为低电平有效。当消隐（灭灯）
输入端BI =0 时，不论其余输入端状态如何，所有输出为零，数码管七段全暗，无任何
显示；当消隐输入端BI =1 时译码器译码。⑵灯测试（试灯）输入端LT 为低电平有效。
当灯测试（试灯）输入端=0（/ =1）时，不论其余输入端状态如何，所有输出为1，数
码管七段全亮，显示8。可用来检查数码管、译码器有无故障；当灯测试输入端LT =1 时
译码器译码。⑶脉冲消隐（动态灭灯）输入RBI 为低电平有效。当RBI =1时，对译码
器无影响；当BI =LT =1 时，若RBI =0，输入数码是十进制的零时，数码管七段全暗，
不显示；输入数码不为零时，则照常显示。在实际使用中有些零是可以不显示的，如
004.50 中的百位的零可不显示；若百位的零可不显示，则十位的零也可不显示；小数
点后第二位的零，不考虑有效位时也可不显示。脉冲消隐输入RBI =0 时，可使不显示
的零消隐。
3、8421BCD码递减计数器
计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计较为简便。74LS192是十进制可编
程同步加锁计数器，它采用8421码二-十进制编码，并具有直接清零、置数、加锁计数
功能。其中CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端 (上升沿有效)。LD 是
异步并行置数控制端 (低电平有效), CO、BO 分别是进位、借位输出端 (低电平有效),CR
是异步清除端,D0～D3是并\行数据输入端，Q3～Q0是输出端。我们将用到的是它的减
计数功能。下图是74LS192外引线排列图与功能表：
74LS192 的工作原理是：当/LD =1,CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CP
置数= 1, 则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，/CO端发出进
位下跳变脉冲；若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成
减计数功能，当减计数到0时，/BO端发出借位下跳变脉冲。由74LS192 构成的24递
减计数器其预置数为N=(00100100)8421BCD=(24)10。它的计数原理是：只有当低位/BO1端
发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，
置数端/LD2=0, 计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进
入下一循环减计数。
4、555振荡模块
如下图，由NE555构成的多谐振振荡器，接通电源后，电容C1被充电，VC上升，
当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时V0为低电平，电
容C通过R2和T放电，使VC下降，当下降至1/3 VCC时，触发器又被置位，V0翻转
为高电平。当C放电结束时，T截止，VCC将通过R2和R1、RE向电容器充电，VC由
1/3VCC上升到2/3VCC。当VC上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，
在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1.43/[(R1+2R2)C]。
在这里我们选择R2=68K，C1=10uf，只要用一个可变电阻器代替R1，并将它调至7K
即可输出1HZ，达到要求。
5、篮球竞赛24秒计时器总电路图、
五、所用元器件的编号列表
元件名称 型号 数量
备注
数码管 共阴极 2
七段译码显示器 74LS48 2 16脚
8421BCD码计数器 74LS192 2 16脚
脉冲电路 555 1 8脚
三输入与非门
74LS10 1
反相器 74LS04 1
电容 电解 若干
色环电阻 Rest 若干
发光二极管 LED 1
开关 按键、拨动 2
电线 若干